A evolução das metodologias dos estudos sobre o pensamento científico humano, sobretudo nas últimas duas décadas, tem possibilitado o acúmulo de uma quantidade enorme de resultados e informações. Tais resultados e metodologias influenciam, de forma direta ou indireta, as pesquisas na área de cognição e ensino de Ciências sobre o desenvolvimento das habilidades cognitivas relativas aos processos de resolução de problemas, raciocínio e produção de conhecimentos. Os resultados dessas pesquisas, por sua vez, têm contribuído apenas modestamente para as mudanças nas práticas pedagógicas dentro de sala-de-aula e para nortear o processo de reformulação curricular que ocorre atualmente em diversos países.
Hoje, é cada vez maior o destaque e a importância que as atividades práticas, organizadas em investigações vêm ganhando nos fóruns educacionais e nos próprios currículos vigentes. Porém, os resultados obtidos em nossa pesquisa e em diversas outras (Schauble, 1996; Klahr, 2000) apontam que apenas uma parte dos estudantes possui habilidades e competências adequadas para a realização satisfatória dessas atividades. Portanto, uma análise maior e mais aprofundada dos problemas enfrentados pelos estudantes durante o planejamento e execução de investigações e a avaliação de metodologias específicas para auxiliar os estudantes na compreensão dos procedimentos realizados devem ser uma prioridade para a pesquisa na área. Além disso, há muito pouca informação disponível sobre o que nossos alunos sabem acerca dos métodos que a Ciência utiliza para a investigação de questões consideradas importantes e merecedoras de atenção.
Assim, como argumentamos na seção anterior, acreditamos que o ensino de Ciências deve fornecer aos estudantes condições para que eles adquiram uma compreensão conceitual
do processo de experimentação suficiente para fazer Ciência. Essa compreensão conceitual envolve o conhecimento procedimental estruturado e integrado de vários aspectos e sub- processos que compõem, de forma integrada, o processo de experimentação. Portanto, pesquisas são necessárias para compreendermos melhor como ajudar os estudantes a refletir sobre o seu raciocínio e seus procedimentos durante as atividades investigativas, proporcionando-lhes meios de perceber a importância da reflexão e da organização do seu pensamento e suas ações para a resolução de problemas práticos.
Há espaços para as pesquisas que exploram o entendimento e a idéia dos estudantes, de forma isolada, sobre alguns desses aspectos que compõem essa compreensão conceitual da experimentação. Porém, a compreensão isolada de diversos componentes que caracterizam o processo de experimentação não garante, necessariamente, a aquisição de uma compressão do processo como um todo. Acreditamos que pesquisas sobre aspectos fundamentais do processo de experimentação não podem ser realizadas de forma descontextualizadas e sim, incorporadas a situações de investigações genuínas.
A área da educação deve privilegiar as pesquisas que têm como contexto atividades investigativas as quais permitam não só a exploração de relações de covariação e causalidade, mas, sobretudo, relações de não-convarição e não-causalidade. No contexto da educação em Ciências, a maioria das atividades de laboratório baseia-se na determinação de relações causais e de covariação e, normalmente, essas relações são lineares e triviais. As relações de não-causalidade e não-covariação não são devidamente exploradas e trabalhadas com os alunos, trazendo grande dificuldade para eles quando são abordadas.
Mais pesquisas devem ser conduzidas para uma maior compreensão da origem, da natureza e do desenvolvimento dos modelos de causalidade entre as variáveis desenvolvidos pelos estudantes e a sua relação com o processo de investigação e, principalmente, com o ensino de Ciências e a aquisição de conhecimentos específicos de domínio. Permanece ainda em aberto a discussão sobre o sentido da relação causal obtida entre o desempenho acadêmico na disciplina, o conhecimento teórico do domínio da atividade e o sucesso na realização das atividades investigativas e a capacidade de realizar testes experimentais adequados e consistentes.
Em nossa pesquisa, muitas duplas de estudantes mudaram de estratégia durante a atividade. Algumas executaram testes experimentais adequados e consistentes, contudo passaram a realizar experimentos inconsistentes e controversos. Outras duplas agiram de maneira oposta. Por um lado, essas mudanças de estratégias deixam claro que a habilidade de controlar variáveis para essas duplas ainda era problemática e limitada a situações restritas.
Por outro lado, sinaliza uma outra fonte de pesquisas. Como os indivíduos revisam e modificam suas ações e procedimentos durante a atividade? Como os indivíduos rejeitam estratégias e procedimentos antigos em detrimento a novos? As respostas a essas perguntas exigiriam um acompanhamento mais individualizado do trabalho de cada dupla e uma análise mais detalhada de todo o processo de investigação.
A maioria dos estudos que buscam compreender a capacidade de indivíduos de controlar variáveis utiliza contextos de pesquisa em que as variáveis independentes não exercem entre si nenhuma influência, ou seja, não se interagem, o que simplifica bem os contextos. Salvas algumas exceções (Schauble, 1990; Zohar, 1995; Penner e Klahr, 1996), são raras as pesquisas que envolvem o controle de variáveis em contextos nos quais ocorre a interação entre variáveis independentes. Porém, na natureza, há diversos exemplos, inclusive próximos ao cotidiano dos alunos, em que essa interação é bastante comum. O exemplo mais simples é a relação entre volume e massa do corpo: sendo do mesmo material, quanto maior o volume, maior a massa. Portanto, não podemos desconsiderar a interação entre variáveis e devemos investigar a compreensão dos estudantes sobre esse fenômeno. Tal estudo poderia nos informar e gerar novas questões a respeito da compreensão dos estudantes sobre o modelo de causalidade entre variáveis e sobre a concepção de que o resultado experimental obtido é uma combinação de efeitos das variáveis envolvidas. Como discutimos, a falha nesse modelo de causalidade é apontada por alguns (Kuhn, Black, Kaselman e Kaplan, 2000) como um dos motivos das falhas apresentadas pelos indivíduos durante o processo de experimentação.
Um aspecto que não podemos negligenciar é a questão da motivação e do interesse dos estudantes durante a realização das atividades. A pesquisa educacional tem demonstrado que esses fatores são fundamentais para o processo de aprendizagem. As atividades investigativas são apontadas como mais motivadoras e interessantes para os estudantes, por incentivarem a autonomia e promoverem um maior envolvimento do estudante com o processo da experimentação. Porém, pode-se questionar tal posição. No laboratório tradicional, basta seguir os passos do roteiro pré-elaborado para se obter sucesso na atividade. Esse tipo de prática se encaixa perfeitamente numa cultura escolar voltada para o imediatismo e comodismo. Numa atividade investigativa, exige-se mais do aluno ao passo em que ele é levado a pensar durante toda a atividade. Para os alunos mais engajados e entusiasmados esse tipo de atividade se torna mais motivadora e desafiante. Porém, para os mais acomodados e até mesmo “preguiçosos”, as atividades investigativas não cumpririam esse papel, já que não despertariam os interesses desses alunos. Assim, faz-se necessário determinar a real influência desses fatores emocionais durante a realização dessas atividades, se as atividades estruturadas
na forma de investigações são realmente motivadoras para os estudantes de uma forma geral e como motivar aqueles alunos que não demonstram interesse com as práticas pedagógicas tradicionais.
Este trabalho aponta, ainda, para outras questões não satisfatoriamente respondidas e pouco exploradas, que influenciam diretamente em todo o processo de planejamento e execução de atividades investigativas. Entre essas questões, destacam-se:
• Como os estudantes compreendem a Ciência e o processo de experimentação? • Como os estudantes concebem o ato de aprender Ciências?
• Como os estudantes compreendem a produção do conhecimento no laboratório? • Como os estudantes transformam os dados experimentais obtidos em evidências para
obterem delas as conclusões necessárias?
Essas questões relacionam-se diretamente com a visão de Ciências, a compreensão da epistemologia da Ciência e a metacognição dos indivíduos. Segundo Ryder, Leach e Driver (1997), não é comum a discussão formal em sala-de-aula de assuntos relacionados à natureza da Ciência. Portanto, raramente os estudantes chegam a formalizar, por escrito ou até mesmo oralmente, o que eles entendem por Ciências ou conhecimento científico. Sendo assim, as compreensões que os estudantes têm sobre a natureza da Ciência e a produção do conhecimento científico são, na maioria das vezes, tácitas, formadas a partir de meios de comunicação e de experiências pessoais.
Os resultados de nossa pesquisa e de outras (Sá e Borges, 1999; 2001) apontam para a dificuldade dos estudantes em identificar corretamente os objetivos das atividades que são realizadas no laboratório. Essa dificuldade parece estar relacionada, além de outros fatores, a uma compreensão inadequada do papel do laboratório e das atividades experimentais na educação e na própria Ciência. A idéia de que o laboratório serve para comprovar uma teoria ou uma lei é extremamente arraigada entre os estudantes e acentuada pelos discursos de professores e livros didáticos.
Pesquisadores (Hodson, 1992; Lijnse, 1995; Borges, Borges, Silva e Gomes, 2001) afirmam que a utilização de atividades práticas organizadas como investigações, além de possibilitar uma integração dinâmica entre os processos e métodos da Ciência e o conhecimento conceitual do domínio da atividade, contribui para que os alunos desenvolvam uma visão mais adequada da Ciência e do processo de construção do conhecimento.
Finalmente, é necessário determinar as aprendizagens que podem resultar a partir da resolução de atividades investigativas em graus variados de abertura e especificação em um
ambiente de aprendizagem implementado no laboratório escolar, criado especialmente para deslocar o centro da atenção do aluno da manipulação de equipamentos e da medição para a reflexão sobre suas ações. Ou seja, como se desenvolve a compreensão do estudante ao longo de suas trajetórias de aprendizagem num ambiente que privilegie a experimentação, construção de explicações e argumentos, e a regulação da própria aprendizagem. Para tanto, não se deve estar interessado apenas no processo de resolução de problemas, mas em como os conhecimentos, estratégias e conceitos mobilizados evoluem a partir da utilização de atividades práticas diversas, desenvolvidas ao longo do processo de aprendizagem, planejadas para promover a compreensão da epistemologia da Ciência.
Somente a partir da compreensão sobre o que os estudantes pensam e fazem durante as atividades de laboratório e o potencial de um ambiente de aprendizagem baseado em investigações para promover uma maior compreensão epistemológica da Ciência, é que poderemos contribuir para elucidar e definir melhor a importância e o papel do laboratório dentro do currículo de Ciências.
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